Чернобыльская катастрофа - учит геологов истории нашей планеты.

Тридцать семь лет назад, 26 апреля 1986 года, произошел катастрофический обвал реактора Чернобыльской атомной электростанции. В последующие недели это смертоносное событие вынудило сотни тысяч людей переселиться из окрестностей, которые сегодня все еще являются пустынной “зоной отчуждения”.

Авария на Чернобыльской АЭС была вызвана неудачным сочетанием человеческой ошибки и несовершенной конструкции реактора. Это была худшая ядерная катастрофа в истории, в результате которой было выброшено более чем в 400 раз больше радиоактивного материала, чем при взрыве атомной бомбы в Хиросиме.

Неконтролируемая цепная реакция внутри реактора вызвала резкое повышение температуры, что в конечном итоге привело к расплавлению топливных стержней, взрыву пара и пожару. Расплавленные топливные стержни временно скапливались на дне реакторной камеры, прежде чем проникнуть в более глубокие уровни электростанции.

Этот адский расплавленный суп оказался неожиданным источником информации для геологов. В новом исследовании, опубликованном в журнале American Mineralogist, мы с коллегами показываем, что крошечные цирконы, образовавшиеся в Чернобыле, меняют наше понимание того, как ведут себя эти кристаллы, и что они рассказывают нам о прошлом Земли.

Кориум и слоновья нога

Расплавленный реакторный материал называется кориум, и он является серьезным претендентом на звание самого опасного вещества на Земле.

Радиационное воздействие кориума вблизи может убить в течение нескольких минут, но это еще не все. Кориум чрезвычайно горячий и выделяет собственное тепло из радиоактивности. Это очень трудно охладить.

Температура кориума в Чернобыле достигла 2600 ℃, что почти в два раза выше температуры поверхности космического челнока во время вхождения в атмосферу или вдвое ниже температуры на поверхности Солнца. Для сравнения, температура естественной лавы из вулканов колеблется от 500 до 1000 ℃.

Кориум настолько горячий, что пожирает все на своем пути. Он может растворять сталь, песок и бетон, и он превращает воду в радиоактивный пар почти мгновенно.

В Чернобыле, по оценкам, было произведено 1500 тонн кориума, который тек подобно лаве и проедал свой путь через метры бетона в подвале электростанции.

Кориум, образовавшийся в Чернобыле, в конечном итоге затвердел в комок, известный как ‘слоновья нога’. Артур Корнеев / Wikimedia, CC BY-SA

Второго, еще более разрушительного взрыва удалось избежать только благодаря откачке воды, используемой для тушения пожара, с подвальных уровней. В конечном счете, кориум включал в себя достаточно иностранных строительных материалов, чтобы не выделять достаточно тепла для поддержания своего жидкого состояния, и затвердел в комок, похожий на ногу слона.

Циркон и геологи

Урановые топливные стержни изготовлены из обогащенного оксида урана, покрытого циркониевым сплавом. Кориум растворил песок и бетон, которые имеют высокий кремниевый состав.

Цирконий, кремний и кислород: все ингредиенты присутствовали в чернобыльском расплаве для кристаллизации цирконов (zrsio₄) толщиной с человеческий волос.

Геологи и ученые Земли любят циркон, потому что его изучение может выявить возраст, когда образовались породы, и какой геологический процесс их сформировал. Он также очень устойчив к суровым геологическим условиям и стабилен в течение миллиардов лет.

Цирконы, отобранные из затвердевшего кориума в Чернобыле, особенные, потому что мы много знаем об условиях, в которых они образовались, и их истории.

Во многих отношениях их можно считать аналогичными контролируемым экспериментам, но в чрезвычайно опасных условиях, которые невозможно безопасно воспроизвести в лабораторных условиях. Напротив, цирконы из природных пород имеют длинную, запутанную историю, которую трудно распутать.

Кристалл циркона из чернобыльского расплава демонстрирует удивительные "структуры восстановления равновесия", которые, как ранее предполагали геологи, были созданы при контакте с водой. Денис Фужеруз, автор предоставил

Удивительно, но цирконы из Чернобыля демонстрировали особенности, называемые “текстурами восстановления равновесия”, которые также встречаются во многих природных цирконах. До сих пор эти особенности объяснялись действием воды, растворяющей минерал.

Тем не менее, чернобыльский расплав практически не содержал воды. Это говорит нам о том, что особенности были созданы непосредственно расплавом, без влияния воды.

Цирконы из Чернобыля научили геологов тому, что цирконы не такие устойчивые, как они думали, и это следует учитывать при изучении сложных пород.

источник: Д.Фужеруз/American Mineralogist